分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-10-23 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 我国1m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)能够实现优于0.2的高分辨成像观测,但还不具备高分辨磁场的常规观测能力。很多磁结构和太阳活动都存在于较小的尺度,需要进行高分辨磁场测量。1m新真空太阳望远镜的台址具备优良的视宁度,若磁像仪具备快速调制能力,并配合高分辨统计重建技术,有望实现亚角秒分辨率的太阳磁场测量。1m新真空太阳望远镜测量磁场面临的主要问题包括折轴光路带来的时变偏振、望远镜姿态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等多种问题。针对太阳磁场高分辨观测的需求及1m新真空太阳望远镜面临的太阳磁场测量问题,详细分析了1m新真空太阳望远镜太阳光球磁场的测量需求,制定了磁像仪的基本参数,提出了偏振分析器需求,设计了光球磁场的高分辨观测方案。最后利用ZEMAX光学设计软件为磁像仪设计了光路,结果显示光学设计能够满足高分辨成像的需求。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-10-23 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 地基太阳望远镜磁像仪在进行偏振测量时会受到大气湍流的影响,导致测量结果不准确。通过同步探测波前像差,对太阳窄带偏振图像退卷积重建的方法可以克服窄带滤光器带来的偏振测量通道光子数水平较低等问题,将高分辨图像重建算法应用到太阳偏振图像的重建中。在重建过程中,波前估计不准确会导致重建的偏振图像受到I的串扰,与真实的偏振信号之间存在一定偏差。为了研究同步重建过程中波前复原精度对偏振图像重建精度的影响, 通过建立仿真模型,对不同视宁度和不同波前复原精度下I 对偏振信号的串扰进行了仿真。 结果表明,偏振图像的重建质量与波前复原精度正相关,在一定的条件下,增加用于图像重建的帧数和降低图像分辨率等方法也可以降低I 对偏振信号的串扰。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-12-21 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 1m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的科学目标之一是对太阳活动区域进行二维光谱扫描观测。本文基于NVST多波段光谱仪和大色散光谱仪提出了垂直双光谱切换扫描系统,可实现相互垂直的两个光谱仪的光谱扫描观测任务,并参与实现两个光谱仪之间的切换。分析了光谱扫描观测的原理和过程,结合NVST终端仪器系统的具体构造,完成了扫描系统的光机结构设计和装调分析工作,并对扫描系统进行了性能测试,包括系统稳定性、扫描直线度以及扫描步幅精度测试,测试结果满足预期功能需求和精度要求,为后续NVST进行常规光谱扫描观测提供了支持。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 为先进地基太阳望远镜(AST-G)主镜支撑系统预研,本文设计了一套基于CAN总线通信的主动光学镜面位姿调整驱动系统。首先面向一个主动支撑样机实验平台,开展了镜面运动学理论分析及位姿解算,然后采用STM32设计了一个主节点和三个子节点,实现了镜面位姿驱动系统中位移促动器的分布式控制。最后,开展了基于CAN总线的位移促动器性能测试及镜面位姿调整实验验证。结果表明,位移促动器的控制精度优于1μm RMS,镜面绕X、Y轴的转动误差优于1'' RMS,镜面Z轴方向平动误差优于1μm RMS。本文所提基于CAN总线的位姿驱动系统研究为先进地基太阳望远镜(AST-G)主镜支撑系统的研制提供了技术探索,也可为其它主动光学应用系统提供参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 建立一个两镜系统用于模拟拼接镜面中各子镜面的相对位姿关系。提出采用相邻子镜边缘安装边缘传感器和设置倾斜传感器相结合的方法对子镜倾斜(tip/tilt)及轴向平移(piston)三自由度进行检测的位姿检测方法。采用理论控制矩阵和实测控制矩阵进行主动校正实验,实验表明:理论控制矩阵校正时,边缘传感器均方根误差不大于7.3nm,倾斜均方根误差不大于0.076ʺ,实测控制矩阵校正时,边缘传感器均方根误差不大于7.4nm,倾斜均方根误差不大于0.080ʺ。本文工作可为环型拼接主动光学子镜间相对位置自由度探测不足的问题提供参考解决途径。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 利用发射到平流层的球载太阳望远镜来观测太阳磁场演化和监视太阳活动有着得天独厚的优势。首先,在平流层中,球载太阳望远镜对太阳的观测不受来自地球对流层大气中天气现象的干扰,处于无视宁度影响的环境中。这为获取高质量的太阳图像提供了优越的条件。其次,平流层的空气已经十分稀薄,对紫外线的吸收也大为减弱。球载太阳望远镜能够在近紫外波段观测太阳活动和爆发。第三,球载太阳望远镜可以通过回收、升级和再利用来降低其使用成本并提高望远镜的利用率,远比空间观测经济实惠。利用球载太阳望远镜开展对太阳的观测研究在欧美已经有半个多世纪的历史。本文简要地回顾了太阳观测的球载任务发展历史,包括在这期间积累的非常丰富的仪器研制和观测经验,详细地介绍欧洲“日出”(SUNRISE)球载任务的仪器搭载、大量的高分辨观测数据和一系列在此基础上完成的高质量的科研成果,为我国球载望远镜的研制提供重要参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-05-06 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 帕克太阳探测器(Parker Solar Probe,简称PSP)是以现代太阳风和磁重联理论的奠基人——尤金•纽曼•帕克(Eugene Newman Parker) 命名的航天器,将穿过太阳的日冕层,探索航天器从未探测过的区域,对日冕和太阳风的起源和动力学特征进行直接探测,有望破解日冕高温之谜和太阳风速度奇高这两大谜团,其热防护系统遇到的困难和挑战远超目前所有航天器。本文首先介绍了探测太阳的意义和PSP的科学目标,然后简述了PSP轨道和轨道热环境并指出了热防护的难点。分析了PSP热防护系统的结构,然后详细阐述了热防护系统的热盾及迎日涂层、太阳能电池板及冷却系统设计,最后给出了PSP热防护系统对我国抵近太阳探测器热防护系统设计方面的启示。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-05-06 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 中国科学院云南天文台首次提出了太阳爆发过程及相应磁场结构抵近探测的科学项目,该项目将对太阳大气及其发生在其中的剧烈活动进行前所未有的近距离测量。项目研制的探测器近日区域运行的时间将超过帕克太阳探测器(Parker Solar Probe,简称PSP)和Solar Orbiter太阳探测器,其热防护系统遇到的困难也远超后两者。本文首先分析了抵近探测器的轨道环境特点,提出了热防护的设计思路,然后给出了具体热防护系统设计、仿真和地面实验方案。初步研究显示,热防护系统的设计方案具有辐射散热好、耐高温、稳定可靠性高等优点。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-05-15 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 针对2m环形太阳望远镜主镜轴向支撑设计需求和指标,研制了一种基于波纹管的气压式力促动器,开展了全面实验测试。该气压式力促动器采用可伸缩高强度高弹性金属波纹管作为核心器件,采用线性轴承作为导向机构,并集成单向压力传感器作为力反馈元件,同时在设计中考虑了安装调整工艺便捷性。经测试,该气压式力促动器单向输出力达200N,输入气压与输出力线性度误差小于2%,力分辨率小于0.23N,闭环力精度优于±0.3N。测试结果验证了该气压式力促动器原理和结构简单,安装维护工艺良好,达到了设计指标,可满足2m环形太阳望远镜主镜轴向支撑的需求。研制工作为气压式力促动器的设计细节改进及主镜支撑系统的工艺优化奠定了基础,并可为其它精密光学镜面支撑系统的工程应用提供参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-05-09 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 根据抚仙湖 1 m 新真空太阳望远镜高分辨率重建算法,从理论上分析了非等晕效应对斑点干涉术和斑点掩模法的影响.使用实测光球数据以不同子块大小分别进行高分辨数据重建,通过对不同子块大小情况下重建图像的功率谱、 相位的比较,对非等晕效应的影响进行分析.结果表明,当重建区域大小超过等晕区时,非等晕效应会限制斑点干涉术和斑点掩模法的有效性,由于算法失效会导致模和相位重建的准确度降低.最后结合图像处理程序的具体情况,对算法的进一步优化提供了建议.
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 地基太阳望远镜及周边设施在观测运行时被太阳辐射加热,发热表面加热望远镜光路附近的空气形成近表面空气湍流,进而引起像质衰减。改善近表面大气湍流的主要方法是抑制太阳望远镜及周边设施表面与空气的温差。根据辐射涂层表面与空气的温度实测,对辐射涂层抑制太阳望远镜及周边设施发热进行了可行性研究,研究表明所选的辐射涂层具有一定的抑制物体表面与空气温差的能力,辐射涂层相对水冷具有控温效果好、适用范围广等优势,可用于地基太阳望远镜及周边设施表面的温度控制
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 1 m太阳望远镜多通道高分辨成像系统是望远镜的重要终端设备之一,目前由H通道(线心656. 283 nm)和Ti0通道(705. 8 nm)构成。主要介绍了多通道高分辨观测系统软件的设计。观测系统在功能上主要实现了H通道多波长点扫描观测模式,Ti0通道多时间分辨率观测模式,以及为满足多通道发展的需求,如常规观测通道的增加以及探测器的更换等,在系统架构上采用了松藕合的分布式分层结构。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 1 m 新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的高分辨磁像仪采用了同步重建技术,其中用到了分束镜。分束镜从设计上一般会进行偏振优化,尽量减小偏振效应,但还是不可避免的会对太阳磁场的偏振测量造成影响,因此,对分束镜偏振特性的测量是1 m 太阳望远镜进行太阳磁场偏振测量的必需步骤。运用空气Mueller矩阵校准法对Mueller矩阵测量结果进行了校准,测量了两块用于磁场偏振测量的分束镜样品,比较了不同分束镜方案的Mueller矩阵及其对偏振测量的影响,并测量了平板玻璃的Mueller矩阵随入射角变化的结果,比较测量结果与理论值之间的偏差,利用空气Mueller矩阵进行校准后测量系统达到5×10-3的Mueller矩阵测量精度。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 根据抚仙湖 1 m 新真空太阳望远镜高分辨率重建算法,从理论上分析了非等晕效应对斑点干涉术和斑点掩模法的影响。使用实测光球数据以不同子块大小分别进行高分辨数据重建,通过对不同子块大小情况下重建图像的功率谱、相位的比较,对非等晕效应的影响进行分析。结论表明,当重建区域大小超过等晕区大小时,非等晕效应会限制斑点干涉术和斑点掩模法的有效性,由于算法失效会导致模和相位重建的准确度降低。最后结合图像处理程序的具体情况,对算法的进一步优化提供了建议。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 杂散光由于光学表面散射和地球大气散射引起,降低了光谱图像的空间分辨率。光学系统都存在杂散光,要获得高分辨的光谱图像需要对杂散光进行抑制。多波段光谱仪的杂散光分为两类:(l)光谱捅内由于光机结构引起的杂射光;(2)混在成像光路中并参与色散的杂散光。第1种杂散光可直接测量,约占光谱能量的3%左右。第2种杂散光由于受多种因素影响,所以很难精确测量。从日食光谱测量中测得在观测目标周围对目标产生的杂散光的下限约为10%,并对空间方向的点扩散函数进行测量,为光谱的高分辨重建提供参考。